管道相貫線自動切割機器人切割系統(tǒng)的研究設計含proe三維仿真及8張CAD圖

管道相貫線自動切割機器人切割系統(tǒng)的研究設計含proe三維仿真及8張CAD圖,管道,相貫線,自動,切割,機器人,系統(tǒng),研究,鉆研,設計,proe,三維,仿真,cad 關于相貫線切割機器人的專題綜述報告 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鋼管焊接結(jié)構(gòu)以其特有的優(yōu)勢應用于各行各業(yè)的大型工程項目中，工程中繁多的鋼管連接相貫接口(圖1)需進行切割。管道相貫連接在電力、水利、供水、石油、化工、冶金、建筑等技術行業(yè)中有廣泛的應用，相貫線接頭屬于多品種、多規(guī)格、單件小批量生產(chǎn)，因此對切割機的切割功能、控制功能、工藝、調(diào)整和操作等都有非常嚴格的要求，以適應工廠、工地的惡劣環(huán)境。相貫線切割機器人正是為滿足這些要求而設計研發(fā)的管道相貫線切割的專用自動化設備，它能夠幫助用戶對鋼管的多種相貫形式進行計算，并通過數(shù)控技術實現(xiàn)多軸聯(lián)動以完成主管或支管相貫線的自動切割。 圖1 多種相貫線相交形式 現(xiàn)階段我們切割鋼管一般有兩種方案，手工放樣切割和數(shù)控切割。 鋼管相貫線切割傳統(tǒng)的做法是采用手工放樣切割，根據(jù)鋼管之間的交角，以及鋼管直徑大小，計算相貫線型的平面圖(即根據(jù)相交形式，把鋼管按平面展開)，根據(jù)相貫線的平面圖形數(shù)據(jù)，用薄鋼板制作模板，把模板緊貼鋼管外壁在鋼管上劃線，然后按照劃線路徑手工氣割的一種加工方法。 以桁架下腹桿377X14鋼管與水平弦桿180X6鋼管為例，手工放樣主要步驟如下： ①按已知尺寸畫出主視圖、右視圖和支管斷面圖； ②求結(jié)合線：6等分主視圖支管斷面半圓周，由等分點引下垂線，6等分右視圖支管斷面半圓周得到交點，再由各交點向右引水平線與前由主視圖支管斷面圓周等分點向下所引直線對應焦點連成曲線即為結(jié)合線； ③畫支管展開圖：畫一段直線等于支管斷面圓周長度，并12等分，由等分點向下引垂線，與由結(jié)合線各點向右所引水平線對應交點連成光滑曲線，即得到支管的展開圖。 ④按照所得圖形標注曲線上各個點相對坐標值，在薄鋼板上1：l放樣畫線，制作出加工模板。 由于管道相交形式多樣，相貫線類型多，數(shù)量大，精度要求高，手工放樣切割質(zhì)量人為影響因素比較大，難以保證切割精度，并且工作效率極低，根本無法保證工程工期以及工程質(zhì)量。 圖2 鋼管手工放樣圖 三維數(shù)控相貫線切割利用圖形幾何原理，自動進行相貫線線型的計算，無需制作模板，大大縮短了輔助加工時間，采用機械傳動，降低人為誤差，提高了加工質(zhì)量。 現(xiàn)階段數(shù)控相貫線切割設備一般有兩種：一種是專用數(shù)控相貫線切割機；一種是數(shù)控相貫線切割部件，可將其配置到相應的切割機上，來完成相貫線的切割。 前者適用于大批量專業(yè)相貫線切割，后者適用于當批量不大時，實現(xiàn)一機多用，以便減少設備的投入和場地的占用。 數(shù)控相貫線切割機功能： 1、能在主管上切割多個不同方向、不同直徑的圓柱相貫線孔，滿足支管軸線與主管軸線偏心和非偏心的垂直相交的條件。 2、能在支管端部切割圓柱相貫線端頭，滿足支管軸線與主管軸線偏心和非偏心的垂直相交、傾斜相交的條件。 3、能在圓管端部切割斜截端面。 4、能在圓管上切割焊接彎頭，“蝦米節(jié)”兩端斜截斷面。 5、能切割與環(huán)形主管相交的支管相貫線端頭。 6、能切割變角度坡口面。 7、能在圓管上切割方孔、腰形孔。 8、能進行鋼管截斷。 相貫線切割機器人分為三個系統(tǒng)，支撐定位系統(tǒng)，切割系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。 支撐定位系統(tǒng)用于被切割鋼管的支撐和定位，定位方案是采用兩個短V型塊來定位鋼管的外圓表面。V型塊安裝在導軌滑塊上，滑塊可以沿鋼管軸線方向滑動。從而可以保證，當鋼管被夾緊后，鋼管可以隨著V型塊沿著導軌在鋼管軸線方向上平動。 切割系統(tǒng)采用的是等離子切割，主要由數(shù)控割炬、自動點火裝置、氣路管帶裝置等組成。數(shù)控割炬安裝在環(huán)形壁上，環(huán)形壁由多個滾子支撐，滾子沿環(huán)形壁周向均布，從而使環(huán)形壁能繞自身軸線均勻轉(zhuǎn)動。從而能夠帶動割炬圍繞環(huán)形壁軸線整圈轉(zhuǎn)動。 當整機切割鋼管時，鋼管被水平固定在支撐系統(tǒng)上，調(diào)節(jié)環(huán)形壁的高度，使環(huán)形壁的中心軸線與鋼管的軸線重合，再調(diào)節(jié)數(shù)控割炬與鋼管外壁的距離。這樣數(shù)控割炬就能環(huán)繞鋼管的外壁作出整圓的移動。再配合支撐系統(tǒng)的軸向移動，數(shù)控割炬就能夠在鋼管外壁沿著要求的相貫線的軌跡進行移動了。通過控制系統(tǒng)控制相應的電機，來使支撐系統(tǒng)與切割系統(tǒng)相互配合，走出要求運動的軌跡，同時控制等離子的切割，這樣就能沿著相貫線進行切割了。 考慮到有些鋼管的切割要求有變角度的坡口，就必須對割炬的安裝進行優(yōu)化。把數(shù)控割炬安裝在一個擺動機構(gòu)上，擺動機構(gòu)由一個電機控制，控制系統(tǒng)通過控制電機可以使擺動機構(gòu)繞某一軸線進行擺動，從而使數(shù)控割炬也隨著擺動機構(gòu)一起擺動。選擇適當?shù)臄[動機構(gòu)和其軸線，就能使數(shù)控割炬與被切割鋼管軸線之間的角度隨著擺動機構(gòu)的擺動而變化。通過控制系統(tǒng)來控制電機使擺動機構(gòu)擺到要求的位置，從而使數(shù)控割炬與被切割鋼管軸線達到要求的角度，再配合相貫線的切割，就能切出適合的坡口了。 目前，我國大多數(shù)企業(yè)在切割管子相貫線接口時，幾乎都采用相貫線模板手工劃線、切割、打磨的落后生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量低劣?，F(xiàn)有國產(chǎn)設備技術性能差，而進口設備價格昂貴，嚴重地制約了鋼管切割工藝的提高和發(fā)展，因此采用數(shù)控切割技術切割管子相貫線已刻不容緩。 參考文獻 [1] 李漢宏。管道自動等離子切割系統(tǒng)。機械工人.熱加工。1000-775X.0.2002-10-010。 [2] 孫軍，劉慶英，劉文清。淺談小管徑鋼管的相貫線切割。鋼建筑結(jié)構(gòu)。1671-3362(2008)07-0039-03。 [3] 鄭國華。機器人焊接管相貫的運動分析和軌跡規(guī)劃。沈陽工業(yè)大學碩士學位論文。2004年3月。 [4] 王耀華,劉萬中,楊久榮。不銹鋼管道坡口加工的新方法[J]。石油工程建設，2006年6月。 [5] 張曉東，王園宇，郝鵬飛，李元宗。相貫線及其展開曲線的方程構(gòu)建方法的研究。機械設計與研究。1006-2343（2008）02-021-04。 [6] 葉長龍，廉立新，趙永輝。焊接機器人焊接相貫線曲線仿真。沈陽工業(yè)大學學報。1000-1646（2003）05-0426-04。 [7] 夏水華，王曉青，雷才洪，劉國光。大直徑鋼管相貫線數(shù)控切割機的設計。機電工程。1001-4551（2002）01-0032-03。 [8] 李金伴，馬偉民主編；陸一心，張健生副主編。實用數(shù)控機床技術手冊?；瘜W工業(yè)出版社。TG659-62。 [9] 孔德杰,張光先,喬立強,齊兆亮. 數(shù)控等離子切割技術在我國的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 電焊機 , 2005,(01) . [10] 蔣中范. 水下等離子切割技術的應用[J]. 中國設備工程 , 2003,(12) . 4